[汇总]高分辨率图象的制作技术分析 [复制链接]

随着器件的微型化、多功能化和电子封装技术的飞速进展。印制电路设计更趋向高密度化、高精度、高可靠和窄间距、细线条、微孔化方向发展。使印制电路板的制造技术难度更高，其中特别是精密图象的制作成为关键工序之一。现就以下印制电路板技术要求进行工艺性的探讨。

导线节距：0.40mm；
内层导线：0．05mm；
外层导线：0.05-0．0762mm；
内层铜层厚度：10um；
层数：10-20层；
填充厚度：0．05-0．127mm；
盲孔和埋孔：0．05-0.20mm。
　　根据以上提出的技术条件。要制作精细电路图形是很困难的。即要保证产品的高质量和高可靠性，还要保持较高的生产效率和较低的制造成本。为达到此目的，就首先必须对精密图象的制作技术难点进行科学的分析，从中找出规律性的东西，以提高制作高密度精细图形的成功率。

—．图象的形成和失真：

　　在图象形成的过程中，首先分析上述所提供的技术数据，要制作高品质的电路图形必须具备有高质量的底片、薄的光敏抗蚀膜和超薄的铜箔，它是确保电路图形高品质表面和内在质量关键因素。但往往由于内外原因产生图象某些程度的失真。图象失真的量对图象的特征将会产生无可挽救的缺陷。如果在2．54mm间距之内允许导线的宽度增加到0．05mm，但在0.05mm间距就很容易产生短路。此外，图象失真与原材料的表面状态和加工过程中产生的质量缺陷有关。特别是在覆铜箔层压板的表面存在有凹坑、凸出物、和沾污等，都会导致光敏抗蚀剂结合力的降低，使制作出来的电路图象就会与原图的技术要求相距太远。同时图象的制作离不开光具-底片，而介于透明和不透明的区域内可能存在针孔、暗斑，曝光过程中就会阻碍散射光的通过或者光射到铜的表面，非直线光能够在光掩膜的背面产生半暗影。光敏抗蚀剂的厚度的均匀性在制造上也很难达到一致性，同时又受到温度和时间的变化，导致膜质量的变化，也会严重地影响电路图象的质量。

二. 测量图象的变化

　　图象转移后电路图形是可以测量的。在刻度尺范围内从零开始，当图象不完整时，图象变化校正到刻度尺1的范围。评价所获得不同导线／间距的变化是在每毫米成对导线／间距是相等的。图象变化的曲线量为导线／间距的频数的函数。调节变化特性(MTF)表明：制作电路图象逼真度直接与加工特性有关。当MTF和图象质量水平降低到1以下时，成对导线计算频数被称之谓断开频数，即表示边线介于可靠和不可靠加工之间。除了这点外，精细导线和间距制造是处于不均称的低产出的结果。

　　采用MTF方法适用于单个电路图象测量步骤或者使用全部图象通过增加个别的加工特性，以获取完整的工艺特性。如果采取的工艺步骤对形成电路图象质量影响比较大，也是最不稳定的工序时，必须进行调节采取最少和有效的工步，以达到产出的最实际的效果和提高它的可靠性。

三．精细导线图形制作原材料的变化

　　精细导线制作的高质量和高产量是通过高精尖的工艺装备、强化过程控制和人员的熟练程度是可以保证的。特别是光敏抗蚀剂的研究，从常规使用的干膜转换到液态抗蚀剂，并运用到实际生产中去。它提供薄的膜层和内在的高分辩率。现最为典型的是采用滚涂和喷涂技术，非常适用于制作高密度的印制电路板。目前较为困难的是要求有较大的投资。但与现实生产广泛采用的干膜比较，还存在可靠性的问题。尽管它具有很大的潜力，但对制作精细导线图象，液体抗蚀剂并不代表一种完全可靠和可行的工艺技术。

四．高产量和高分辩率的抗蚀剂技术

　　制作电路图形的关键就是正确的选择光敏抗蚀剂，它是图象成形的关键。要制作高质量的图象，还必须具备品质高的光具-底片。通过曝光光源的控制，充分利用光敏抗蚀剂所具有的高分辩率，来达到提高精细导线制作的产量。通常经过曝光和非曝光区域是有很大的差别的，也就是介于曝光和非曝光抗蚀剂部分是有差别的，即在曝光区域内的抗蚀膜结合力更好和更可靠；而非曝光区域的抗蚀膜需要快速的清理、显影才能使介于这个范围抗蚀膜成象的失真度最小。抗蚀剂所具有的反差与介于曝光光的输入和抗蚀剂的聚合程度有关。在图象转移过程中。对图象质量的优劣与可能产生的缺陷的预测是不可能的。一般高反差的抗蚀剂几乎都是双特性曲线即聚合到高稳定状态通常是在中等曝光正确确定的工艺范围以内。

　　MTF与反差成正比例，反差的额定值比1高，而MTF也比1高。所以，高反差的抗蚀剂是能够校正其成象的模糊程度。这归功于它具有较高的聚合度，经过曝光后膜层的结合力更牢。同时，在相当高的曝光能量下，使图象的逼真度接近实际原设计的技术要求。因为经曝光的抗蚀剂在显影过程中更加稳定而可靠，而非曝光的抗蚀剂又很容易清洗去除。

五．高密度图象分辩率加工程序

　　按照目前的所使用的干膜材料和加工工艺要达到减少图象的失真和制作出导线宽度为0．10-0．15mm图象，就其干膜的分辩率而言，即是增加其反差在1.2—1．7以上，也达不到设计所提出的技术要求。为此，需要进一步增加干膜的反差，就必须增加具有辅助图象加工特性的新工序-HDI。

　　HDI就是在曝光后和覆盖膜除去及显影前，将板浸在热水中(85-95℃)时间最少5秒、最多120秒。实践证明最佳时间为30秒。并建议短暂的冷却。为确保能提高其分辩率，曝光后到浸热水之间尽量少于1分钟。
  在加热过程中，温度超过抗蚀剂的软化点。而HDI基本原理：主要由于单体从非曝光区迁移到曝光区内抗蚀剂加速了反应和抗蚀剂的化学聚合速度达到了增加膜层的硬度；而没有经过HDI加工序的曝光后的膜层其最大硬度是中等。在非曝光区域内抗蚀剂最高能量和单体的软化程度是最低的；显影期间由于执蚀剂边缘稍微硬，加上单体的溶解和显影不完全，尤其在电镀时会产生所不希望的边缘的溶解。

　　采用HDI加工工序，不但曝光后的膜层硬度增加，它还具有高的稳定性。显影时由于经过辅助工序处理，导线边缘侧壁逐渐硬度增加而边缘整齐不变形。再由于单体从非曝光区迁移，单体减少使非曝光区抗蚀剂更具亲水性，所以也就更加容易被显影液所溶解除去。

六．结论

　　采用此种辅助工序加工，达到了提高干膜分辩率的最终目的。控制作离密度图象在现有的工艺条件下，就有可能保质保量的达到上述设计所提出的技术指标。当然还有它的局限性，因为此种工艺方法，是否对所有的抗蚀剂都起良好的作用，还待进一步的开发和研究。